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电磁流量计在化工生产行业中的应用

电磁流量计是化工生产中重要的测定参数之一,就测量导电液体流量而言,不管目的是监控还是计量,防腐型电磁流量计都能做到测量稳定、可靠、精度高、易维护。在仪表选型和使用时,笔者结合实际应用总结一些要点介绍给大家供参考。

 1电磁流量计的工作原理

 电磁流量计的基本原理是法拉第电磁感应定律,即导体在磁场中切割磁力运动时在其两端产生感应电动势。防腐型电磁流量计测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆,上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时,则会产生感应电势,由管道内部的两个电极测量并引出感应电压。测量管道通过不导电的内衬(橡胶,特氟隆等)实现流体与测量电极的电磁隔离。假设电磁感应线圈产生磁场强度B(T)为恒定,产生的感应电压Ue(V)正比于流体平均速度V(m/s),系数为k,测量管内径L(m)为已知,则体积流量Qv(m3/s)可通过如下公式计算:

电磁流量计由流量传感器和变送器两大部分组成。传感器测量管上下装有励磁线圈,通励磁电流后产生磁场穿过测量管,一对电极装在测量管内壁与液体相接触,引出感应电势,送到变送器。励磁电流则由变送器提供。

2电磁流量计的特点

1)结构简单,电磁流量计的测量管道是一段无阻流扰动件或节流件的光滑直管,不易发生堵塞、磨损等问题。因此,电磁流量计特别适用于含固体颗粒或纤维的液固两相流体,如纸浆、泥浆、矿浆、煤水浆和污水等。


2)电磁流量计所得的体积流量,实际上不受流体密度、粘度、温度、压力、雷诺数以及在一定范围内电导率变化的影响。


3)由于没有节流件,仪表几乎无压力损失,仅消耗10~20W的电功率,这点与节流的差压式流量计相比,其节能效果成为电磁流量计发展的一大优势。

4)测量原理是线性的,测量精确度高,反应速度快,可测脉动流量和快速累积总量,可测正反双向流量,传感器前后直管段要求低。

5)电磁流量计测量范围很大,通常为20∶1~50∶1,每个量程又可从2%~100%线性测量,电磁流量计的测量范围可涵盖紊流和层流两种速度分布状态,这是其他流量计不能与之相比拟的。

 

6)耐腐蚀性能好,使用可靠,维护方便,寿命长。

但是,电磁流量计不能测量电导率很低的液体,如石油制品和有机溶剂等;不能测量气体、蒸汽、和含有较多较大气泡的液体;受衬里材料和电极绝缘材料的温度限制,不能测量较高温度的液体。

3防腐型电磁流量计的选型考虑要点

在石油化工设计中,要选择适合的流量仪表要考虑的因素很多,重点要求考虑四个方面的因素,即仪表性能、流量特性、安装条件和环境条件。

3.1仪表性能

市场上防腐型电磁流量计的功能差别也很大,简单的就只是测量单向流量,只输出模拟信号带动后位仪表;多功能仪表有测双向流、量程切换、上下限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、流量显示和总量计算、自动核对和故障自诊断、与上位机通信和运动组态等。有些型号仪表的串行数字通信功能可选多种通信接口和专用芯片(ASIC),以连接HART协议系统、PROFTBUS、Modbus、FF现场总线等。

电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽,如E+H公司提供W、P、H三种类型的传感器,分别应用于水和污水行业(W型),化工、食品行业(P型),食品、制药行业(H型),口径范围从2毫米到2米。变送器可提供10、50、23、53多种选择,10针对于水行业开发的经济型,50为普通型,53为增强型,23为两线制。精度可有0.5%,0.2%两种选择。可测正反双向流量,也可测脉动流量。


3.2流体特性

使用电磁流量计的前提是被测液体必须是导电的,不能低于阈值(即下限值)。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用,超过阈值即使变化也可以测量,示值误差变化不大,通用型电磁流量计的阈值在10-4~(5×10-6)S/cm之间,视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容,制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。

工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm,酸、碱、盐液的电导率在10-4~10-1S/cm之间,使用不存在问题,低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低,认为不能使用,然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的实例,这类杂质对增加电导率有利。对于水溶液,资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的,实际使用的水溶液可能用工业用水配比,电导率将比查得的要高,也有利于流量测量。

3.3安装条件

按电磁流量计自身的转换器与传感器组装方式分类,有分离型和一体型两种。如在污水厂中大口径流量计传感器大多安装在地下,所以建议选择IP68(防尘防潜水级),如果安装在地上,建议选择IP67(防尘防溅水级)。小口径以一体式为多。通常电磁流量计对安装场所要求有:

a.测量混合相流体时,选择不会引起相分离的场所;测量双组分液体时,避免装在混合尚未均匀的下游;测量化学反应管道时,要装在反应充分完成段的下游;尽量满足前后直管段分别不小于5D和2D;

b.尽可能避免测量管内变成负压;
c.选择震动小的场所,特别对一体型仪表;
d.避免附近有大电机、大变压器等,以免引起电磁场干扰;
e.易于实现传感器单独接地的场所;
f.尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体;
g.尽可能避免受阳光直照

3.4环境条件

一般仪表应用于爆炸性危险环境应按标准GB3836.1《爆炸性环境电气设备通用要求》的规定,选择适应使用场所环境的气氛、爆炸性混合物的分级分组、设备类型以及其他安全规则或标准的仪表。另外,外界磁场、电气干扰、环境温度和湿度也是防腐型电磁流量计选型的考虑要点。
 
 
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